《机智云Gokit3开发篇》4 RGB灯的介绍与驱动移植（HAL库）

野机工程师

注：文章结尾附本文章源码、原理图 资料链接

概述：本文先介绍了RGB灯和gokit3板载的RGB的驱动芯片P9813的原理和RGB 灯 HAL 库驱动移植 + RGB红绿蓝颜色轮询实现（源码全解析）

这次实验使用Gokit3 开发板 MCU 模式（主控 STM32F103C8T6），基于HAL库移植RGB 灯驱动
一、RGB和P9813驱动芯片原理介绍：
在 Gokit3 的原理图中，RGB 灯的驱动核心是P9813 芯片（图中 U3），它是一款单总线控制的 RGB 全彩 LED 驱动芯片，专门用于简化 RGB 灯的硬件控制 —— 仅需 2 根控制信号线，即可实现 RGB 颜色的精准调节





引脚介绍：
9 脚（VCC） 接 VCC5V + R5（3.6Ω 电阻） 芯片电源输入（5V 供电），R5 是限流电阻，避免电源冲击
4 脚（GND） 接 GND 芯片接地引脚，保证电源回路
1 脚（DIN） 接 “DIN” 接口（对应 STM32 PB9） 串行数据输入引脚：接收 STM32 发送的颜色控制数据（对应STM32中 PB9）
2 脚（CIN） 接 “The Key” 接口（对应 STM32 PB8） 时钟输入引脚：接收 STM32 发送的同步时钟信号（对应STM32中 PB8）
5 脚（R）、6 脚（G）、7 脚（B） 接 RGB 灯的红、绿、蓝通道 直接驱动 RGB 灯的三个颜色通道，输出对应亮度的电流
14 脚（COUT）、13 脚（VOUT） 悬空（未连接） 级联输出引脚：用于多颗 P9813 串联控制（Gokit3 仅用 1 颗，故未使用）
12 脚（MODE） 接 C18（100nF 电容）→ GND 模式选择引脚：通过电容下拉至 GND，配置为 “单线模式”（Gokit3 用的单总线通信）
11 脚（CLKSEL） 接 C18（100nF 电容）→ GND 时钟模式选择引脚：电容下拉配置为 “外部时钟模式”（时钟由 STM32 的 PB8 提供）
3 脚（JEN） 接 R13（10KΩ 电阻）→ GND 使能引脚：下拉至 GND 表示 “使能芯片工作”（默认处于工作状态）
10 脚（VOUT） 悬空（未连接） 级联电源输出（同 VCC，级联时给下一颗芯片供电）

l  单总线通信,仅需 2 根线（时钟 SCL + 数据 SDA）即可控制，无需复杂硬件（如 SPI/I2C） PB8=SCL、PB9=SDA，无外设初始化
   24 位颜色控制,红（R）、绿（G）、蓝（B）各分配 8 位数据，亮度范围 0~255 R_MAX/G_MAX/B_MAX=255
l  内置反码校验,颜色数据高 2 位需传输反码，
l  帧格式固定 通信必须以 “起始帧 + 数据帧 + 重复帧” 完成
l  5V 电压兼容 适配 Gokit3 的 5V 供电，无需额外电平转换 源码无电平转换逻辑

二、Gokit3 板载的RGB 灯的介绍：
1.Gokit3 板载 RGB 灯由 P9813 驱动芯片全彩 LED 驱动芯片控制，核心特性：
通信：仅需（原理图上的SCL连PB8）+ （原理图上的SDA连PB9）2 根线即可控制颜色
颜色编码：24 位颜色数据（R/G/B 各 8 位，亮度范围 0~255）
通信规则：
先发送 32 个 0 作为起始帧，再发送 32 位颜色数据（含标志位 + 反码 + RGB 值），最后重复发送颜色数据确保生效
原理图及实物图

2. GPIO硬件配置（MCU 模式）
PA0：RGB 灯总开关，高电平使能（源码中ledRgbControl函数首行置高 PA0）
PB8/PB9：推挽输出模式，通过高低电平模拟 P9813 通信时序，无需硬件 SPI/I2C


三、Gokit3的RGB灯源码移植
本次使用的驱动文件为hal_rgb_led.h和hal_rgb_led.c这两个RGB的驱动文件
头文件：hal_rgb_led.h（宏定义 + 函数**）
源文件：hal_rgb_led.c（核心功能实现）
（1）PA0 初始化函数：rgbKeyGpioInit
void rgbKeyGpioInit(void)


解析：实现 PA0 推挽输出配置，为了兼容2.2


（2）延时函数：ledDelay


解析：给P9813 通信时序延时作用

（3）时钟生成函数：clkProduce


解析：P9813 核心时序函数，通过拉低 / 拉高 PB8 生成时钟信号，延时 40 个空循环保证时序满足 P9813 要求。

（4）起始帧发送函数：send32Zero


解析：P9813 通信必须以 32 个 0 作为起始帧，此函数通过循环生成 32 个时钟，且 SDA 始终为低，完成起始帧发送。
（5）反码处理函数：takeAntiCode



解析：P9813 协议要求颜色数据高 2 位需传输反码，此函数提取 R/G/B 值的高 2 位并取反，是官方驱动的核心协议适配逻辑。

（6）32 位数据发送函数：datSend


解析：按 P9813 ，逐位发送 32 位颜色数据，每发送 1 位生成 1 个时钟信号，是数据传输的核心函数。
（7）数据处理函数：dataDealWithAndSend


解析：将 R/G/B 值组装为 P9813 要求的 32 位数据格式（标志位 + 反码 + 颜色数据），再调用datSend发送。
（8）RGB 初始化函数：rgbLedInit


解析：初始化 PB8/PB9 为推挽输出，发送起始帧并将 RGB 灯初始化为灭灯状态，是驱动使用前必须调用的初始化函数。
（9）颜色控制函数：ledRgbControl

解析：对外提供的核心调用函数，参数为 R/G/B 亮度值（0~255），调用：如果向亮什么颜色的灯就可以调用这个函数实现RGB亮灯，一个颜色的灯有255种亮度，三个颜色的灯组合起来可以实现任何颜色的亮灯


三、实验：实现RGB几个颜色灯轮转效果（驱动移植）
整体过程：添加两个RGB驱动文件---- 工程配置好---- 调用RGB初始化函数----调用亮灯控制函数实现亮灯-----  使用delay实现简单几个颜色轮转
1、驱动文件添加
将hal_rgb_led.h放入工程Inc文件夹，hal_rgb_led.c放入Src文件夹；
在 Keil 中添加hal_rgb_led.c到工程，并配置头文件路径（确保#include "hal_rgb_led.h"不报错）。
2、初始化调用
调用：rgbLedInit();实现初始化


3、调用RGB亮灯函数，实现任何颜色的亮灯（需要颜色组合）
以下各种颜色为例，实现亮灯循环


编译烧录，观察现象，可以看到RGB灯成功驱动起来了




本文到此结束，谢谢大家！

源码、原理图资料链接
原理图：
链接: https://pan.baidu.com/s/19mmg4zj4c9RA-ejn64NxfQ?pwd=WPC1 提取码: WPC1


源码：
链接: https://pan.baidu.com/s/1Vv1K9Z519fMrRUr_dVow7A?pwd=WPC1 提取码: WPC1